散列表
我们都知道在散列函数(如h)将关键字映射到散列表的槽中，关键字
k2
和
k5
映射到一个槽中，因而产生冲突，如图1：
(图1)
有问题就有解决的办法，这里的解决办法就是链接法(chaining)，链接法是怎么样的呢，如图2：
(图2)
那么图2这个链接法是怎么建立的呢，我用的是C语言，借鉴的是Linux内核的哈希函数:
例子：将关键字 5, 28, 19, 15, 20, 33, 12, 17, 10 插入到哈希表里面.
hashtable.c
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stddef.h>
#include "hashtable.h"
#define CMD_HASH_HEAD_SIZE 9
// 因为offsetof是内核里面的宏定义，但是在用户空间调用的所以这里从新定义
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
/*Linux内核中container_of()的作用就是通过一个结构变量中
一个成员的址找到这个结构体变量的首地址, 因是用户空间，故从新container_of*/
#define container_of(ptr, type, member) ({ \
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
typedef struct _cmd_hash_head{
struct hlist_head head; //哈希桶的首地址
int8_t offset;// 这个哈希桶在整个哈希表的偏移
int16_t count;// 当前哈希桶中节点的个数
}cmd_hash_head_t;
typedef struct _cmd_hash_node{
struct hlist_node node;
int8_t key;
}cmd_hash_node_t;
static cmd_hash_head_t cmd_hash[CMD_HASH_HEAD_SIZE];
static void cmd_hash_init(void)
{
int8_t index = 0;
memset(cmd_hash, 0, sizeof(cmd_hash));
for (index = 0; index < (CMD_HASH_HEAD_SIZE); ++index){
INIT_HLIST_HEAD(&cmd_hash[index].head);
cmd_hash[index].count = 0;
cmd_hash[index].offset = index;
}
}
static void cmd_hash_show(void)
{
int8_t index = 0;
for (index = 0; index < (CMD_HASH_HEAD_SIZE); ++index)
printf("hash%d, count:%d, offset:%d\n", index,
cmd_hash[index].count, cmd_hash[index].offset);
}
static int8_t hash(int8_t key)
{
int8_t tmp = 0;
if (key < 0)
return -1;
tmp = key % CMD_HASH_HEAD_SIZE;
return tmp;
}
static void hash_node_init(int8_t num)
{
int8_t offset = 0;
cmd_hash_node_t *node_ptr = (cmd_hash_node_t *)calloc(1, sizeof(cmd_hash_node_t));
offset = hash(num);
if (offset < 0) return;
node_ptr->key = num;
INIT_HLIST_NODE(&node_ptr->node);
hlist_add_head(&node_ptr->node, &cmd_hash[offset].head);
cmd_hash[offset].count++;
}
static void cmd_hash_node_show(void)
{
int8_t index = 0;
int16_t count = 0;
cmd_hash_node_t *entry = NULL;
struct hlist_node *ptr = NULL;
printf("display\n");
for (index = 0; index < CMD_HASH_HEAD_SIZE; ++index){
if (cmd_hash[index].count > 0){
printf("hash%d, count:%d, offset:%d\n", index,
cmd_hash[index].count, cmd_hash[index].offset);
hlist_for_each_entry(entry, ptr, &cmd_hash[index].head, node){
printf("key:%d\n", entry->key);
}
}
}
}
static void cmd_hash_node_init(void)
{
hash_node_init(5);
hash_node_init(28);
hash_node_init(19);
hash_node_init(15);
hash_node_init(20);
hash_node_init(33);
hash_node_init(12);
hash_node_init(17);
hash_node_init(10);
}
int main(void)
{
cmd_hash_init();
cmd_hash_show();
cmd_hash_node_init();
cmd_hash_show();
cmd_hash_node_show();
return 0;
}===========================================
hashtable.h：
#ifndef __HASHTABLE_H__
#define __HASHTABLE_H__
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
#ifdef __cplusplus
extern "C"{
#endif
#define LIST_POISON1 NULL
#define LIST_POISON2 NULL
struct hlist_node
{
struct hlist_node *next; // 指向下一个结点的指针
struct hlist_node **pprev;// 指向上一个结点的next指针的地址
};
struct hlist_head
{
struct hlist_node *first; // 指向每一个hash桶的第一个结点的指针
};
// 初始化hash桶的头结点
#define INIT_HLIST_HEAD(ptr) ((ptr)->first = NULL)
// 初始化hash桶的普通结点
static inline void INIT_HLIST_NODE(struct hlist_node *node)
{
node->next = NULL;
node->pprev = NULL;
}
/**
* hlist_add_head
* @n: the element to add to the hash list.
* @h: the list to add to.
*/
static inline void hlist_add_head(struct hlist_node *n,struct hlist_head *h)
{
struct hlist_node *first = h->first;
n->next = first;
if (first)
first->pprev = &n->next;
h->first = n;
n->pprev = &h->first;
}
/* next must be != NULL */
/* n：要添加的新的节点。
* next：在next节点之前添加n。
* 在next节点的前面添加一个新的节点n，在使用这个函数中要特别注意，next不能为NULL。
*/
static inline void hlist_add_before(struct hlist_node *n,
struct hlist_node *next)
{
n->pprev = next->pprev;
n->next = next;
next->pprev = &n->next;
*(n->pprev) = n;
}
/* next must be != NULL */
/* n：要添加的新的节点。
* next：表示在next节点之后添加n。
* 在next 节点的后面添加一个新的节点n，这里也要求next不能为NULL
*/
static inline void hlist_add_after(struct hlist_node *n,
struct hlist_node *next)
{
n->next = next->next;
next->next = n;
n->pprev = &next->next;
if(n->next)
n->next->pprev = &n->next;
}
/* n：要删除的节点。
* 对于删除操作的话，要注意n是不是末尾节点，如果是末尾节点的话，next就是NULL?
* 所以就没有指向的pprev，就更不能进行相应的修改了，否则进行修改。
*/
static inline void __hlist_del(struct hlist_node *n)
{
struct hlist_node *next = n->next;
struct hlist_node **pprev = n->pprev;
*pprev = next;
if (next)
next->pprev = pprev;
}
/* n：要删除的节点。
* 在这个函数中首先删除了n节点，之后将n节点的两个指针指向了LIST_POSION，表示不可使用的地方
*/
static inline void hlist_del(struct hlist_node *n)
{
__hlist_del(n);
n->next = LIST_POISON1;
n->pprev = LIST_POISON2;
}
/*
* 判断一个结点是否已经存在于hash桶中
* 判断h->prev是不是为空，如果pprev的指向是空的话，表示这个节点没有添加到这个链表当中来，
* 如果是空，返回true，否则返回false
*/
static inline int hlist_unhashed(const struct hlist_node *h)
{
return !h->pprev;
}
// 判断一个hash桶是否为空
/* h：struct hlist_head节点指针（hlist链表的头节点）。
* 判断hlist链表是不是空链表，如果是，返回true，否则返回false。
*/
static inline int hlist_empty(const struct hlist_head *h)
{
return !h->first;
}
/* ptr：表示struct hlist_node类型的一个地址。
* type：结构体名
* member：type结构体中的hlist_node成员变量的名称
* 表示得到ptr所指地址的这个结构体的首地址
*/
#define hlist_entry(ptr, type, member) container_of(ptr,type,member)
/* pos：struct hlist_node类型的一个指针；
* head：struct hlist_head类型的一个指针，表示hlist链表的头结点。
* 这个实际上就是一个for循环，从头到尾遍历链表。
*/
#define hlist_for_each(pos, head) \
for (pos = (head)->first; pos != NULL ; 1; }); \
pos = pos->next)
/* 这个实际上就是一个for循环，从头到尾遍历链表。这个和前面的不同的是多了一个n，
* 这么做是为了遍历过程中防止断链的发生。删除时用这个。
* pos：struct hlist_node类型的一个指针；
* n：struct hlist_node类型的一个指针；
* head：struct hlist_head类型的一个指针，表示hlist链表的头结点。
*/
#define hlist_for_each_safe(pos, n, head) \
for (pos = (head)->first; pos && ({ n = pos->next; 1; }); \
pos = n)
/* tops：用来存放遍历到的数据结构的地址，类型是type *；
* pos：struct hlist_node类型的一个指针；
* head：hlist链表的头结点；
* member：struct hlist_node在type结构体中的变量的名称。
* 在循环中，我们就可以使用tops来指向type类型结构体的任何一个变量了。
*/
/**
* hlist_for_each_entry - iterate over list of given type
* @tpos: the type * to use as a loop cursor.
* @pos: the &struct hlist_node to use as a loop cursor.
* @head: the head for your list.
* @member: the name of the hlist_node within the struct.
*
*/
#define hlist_for_each_entry(tpos, pos, head, member) \
for (pos = (head)->first; \
(pos != NULL) && \
({ tpos = hlist_entry(pos, typeof(*tpos), member); 1;}); \
pos = pos->next)
/* tops：用来存放遍历到的数据结构的地址，类型是type *；
* pos：struct hlist_node类型的一个指针；
* n：struct hlist_node类型的一个指针；
* head：hlist链表的头结点；
* member：struct hlist_node在type结构体中的变量的名称。
* 在循环中，我们就可以使用tops来指向type
* 类型结构体的任何一个变量了。这个宏函数也是为了防止在遍历的时候删除节点而引入的。
*/
/**
* hlist_for_each_entry_safe - iterate over list of given type safe against
removal of list entry
* @tpos: the type * to use as a loop cursor.
* @pos: the &struct hlist_node to use as a loop cursor.
* @n: another &struct hlist_node to use as temporary storage
* @head: the head for your list.
* @member: the name of the hlist_node within the struct.
*/
#define hlist_for_each_entry_safe(tpos, pos, n, head, memsber) \
for (pos = (head)->first; \
pos && ({ n = pos->next; 1; }) && \
({ tpos = hlist_entry(pos, typeof(*tpos), member); 1;}); \
pos = n)
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif // __HASHTABLE_H__踩过的坑：
1.因为上网查的资料是内核的环境的，而我是用在用户空间的环境所以编译的时候，遇到坑如下：
但是还是，出现这种情况，这让我有点开始怀疑人生的了，当然也有人说要这样编译#gcc -o xxx xxx.c -std=gnu99 这样我也试还是没有用，这下子就不是怀疑人生这么简单了，这下子是要变神经的节奏啦。最后，在网上论坛上查了container_of才醒悟过来，原来这是内核中定义的宏，在用户空间不能用，所以只能在这里从新定义一番了。
参考博客网址：
1.http://blog.chinaunix.net/uid-20671208-id-4976349.html
2.http://blog.chinaunix.net/uid-28458801-id-4276934.html
3.http://blog.youkuaiyun.com/hs794502825/article/details/24597773
4.http://www.linuxidc.com/Linux/2016-08/134481.htm
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